本發(fā)明關(guān)于一種球焊用銅合金細(xì)線，其適用于將用于半導(dǎo)體裝置的IC晶片電極與外部引線架等的基板進(jìn)行連接，特別關(guān)于一種即使是線徑為15μm以下的極細(xì)線，尾線也不會(huì)彎曲的銅合金細(xì)線。

背景技術(shù)：

一般而言，銅接合線與電極的第一接合是使用稱為球焊的方式進(jìn)行接合；銅接合線與半導(dǎo)體用電路配線基板上的配線的楔形接合是使用稱為楔焊的方式進(jìn)行接合。第一接合，是以放電結(jié)球(electronic frame off，EFO)方式從炬電極(torch electrode)對(duì)線材的前端施加熱電弧，以使線材的前端形成被稱為焊球(FAB)的正球。接著，一邊以焊針(capillary)將該FAB按壓于經(jīng)在150-300℃的溫度范圍內(nèi)加熱的鋁墊上，一邊施加超音波(超聲波)，以使接合線與鋁墊接合。

接著，一邊抽出接合線一邊使焊針上升，并一邊朝向引線架繪制回路一邊將焊針移動(dòng)至楔焊處。若以圖示進(jìn)行說明，以焊針進(jìn)行的楔焊則如圖1所示，可通過焊針2將接合線1楔焊于引線架3。此時(shí)，經(jīng)楔焊的接合線1的端部被焊針2的前端部壓扁。如圖2所示，接合處的線材端面的面積變得比線材徑更細(xì)。接著，從該接合處切除接合線1。若以位于焊針2上部的線材夾持器4夾住接合線1并將其向上拉起，則如圖3所示，在位于與引線架3的接合處的接合線1的前端部分，線材可簡(jiǎn)單地被切斷。

接著，將焊針移動(dòng)至第一接合處，此步驟在圖中省略。接著，通過放電炬(discharge torch)進(jìn)行火花放電，在接合線的前端形成熔融焊球(FAB)，以使接合線與鋁墊進(jìn)行第一接合。重復(fù)這樣的接合循環(huán)，通過接合線1依序?qū)|片與引線架3之間連接。

然而，由10-500ppm的磷(P)及剩余部份為純度99.9％以上的銅(Cu)等所構(gòu)成的銅合金接合線，難以得到均質(zhì)的機(jī)械特性(參照日本特開平7-122564號(hào)公報(bào))。因此將接合線1進(jìn)行第二接合后，若在閉合線材夾持器4的狀態(tài)下使焊針2與線材夾持器4上升以切斷線材，則如圖4所示，可能導(dǎo)致接合線前端彎曲，嚴(yán)重的情況下，可能導(dǎo)致接合線在焊針內(nèi)彎曲成Z字形。

因此，以往是通過在第二接合后將接合線往上方(稍微)拉伸而使接合線的縮頸部分形成，暫時(shí)松開線材夾持器，接著閉合線材夾持器再次(強(qiáng)力)拉扯線材，通過這種接合機(jī)的改良將接合線從該縮頸部分切斷(日本特開2007-66991號(hào)公報(bào))，以解決接合線機(jī)械性質(zhì)的缺陷。

銅接合線中，線徑粗至25μm的情況下，亦幾乎很少看到變形成這種J字形的線材。然而，若使接合線的線徑低至20μm，而使其變細(xì)且提升接合速度，則無法采用上述的接合機(jī)的改進(jìn)，變形成J字形線材開始出現(xiàn)。

若接合線存在這種變形成J字形的前端部分，則在繪制回路時(shí)，導(dǎo)致回路形狀歪斜。又，其具有“火花電流無法順利擊中接合線的前端，或熔融焊球的中心偏移，而成為使FAB變成扁平的異形焊球的原因”的情況。又，若J字形的變形太嚴(yán)重，則變成如以往所發(fā)現(xiàn)的Z字形的變形，而成為焊針阻塞的原因。

另一方面，若于99.99wt％以上的高純度無氧銅中添加磷(P)，則磷(P)于350℃形成氧化物而進(jìn)行銅(Cu)的脫氧作用，故可在第一接合形成FAB時(shí)防止表面氧化，而得到純凈的正球形狀，此已為人所知(日本特開昭62-80241號(hào)公報(bào))。又，磷(P)在多結(jié)晶的高純度銅(Cu)中快速擴(kuò)散(P.SPINDLER等，METALLURGICAL TRANSACTIONS A雜志，1978年6月，9A卷763頁)，且容易偏析至其表面(I.N.SERGEEV等，Bulletin of the Russian Academy of Sciences：Physics雜志，2008年10月，72卷10號(hào)1388頁)，此亦已為人所知。

此外，純度99.99wt％(4N)以上的高純度銅，是指以重量表示銅相對(duì)于除去H、N、C、O等氣體成分的金屬成分整體的純度的百分率比例中“9”的個(gè)數(shù)為4個(gè)。一般高純度銅中不含昂貴的貴金屬成分，故純度99.99wt％以上的高純度銅，是指銅(Cu)以外的卑金屬元素的總量小于100質(zhì)量ppm的銅。又，一般高純度銅的定義為除去氣體成分的銅(青木莊司等，銅與銅合金雜志，2003年1月，第42卷第1號(hào)21頁)。另一方面認(rèn)為，若氧等的氣體成分以高濃度存在于接合線中，則會(huì)對(duì)接合線的FAB造成不良影響。

因此，目前存在大量控制高純度銅中氣體成分的專利申請(qǐng)。例如，日本特開昭61-20693號(hào)公報(bào)的說明書中記載了“該等添加元素將合金中的H、O、N、C固定，而抑制產(chǎn)生H₂、O₂、N₂及CO氣體”(該公報(bào)第2頁右上欄12-14行)。同樣在日本特開2003-225705號(hào)公報(bào)中，其測(cè)量每個(gè)線徑的軟質(zhì)銅線的初始焊球的維氏硬度，發(fā)現(xiàn)銅接合線維氏硬度(Hv)與銅材中所存在的氧、碳、氮、硫的氣體成分量有關(guān)，故公開了一種軟質(zhì)銅材的加工方法，其是以99.98重量％以上的銅為素材，將剖面積延展加工成0.01mm²以下，并使退火調(diào)質(zhì)后的銅材中所存在的氧、碳、氮、硫的氣體成分總量為0.005重量％以下的軟質(zhì)銅材的加工方法，其采用油成分與界面活性劑的總量為0.02重量％以下的水溶液，作為上述延展步驟中所使用的潤(rùn)滑液。

又，亦有人提出規(guī)定4N以上的高純度銅原料金屬所不包含氯的申請(qǐng)(日本特開2008-153625號(hào)公報(bào)、日本特開2011-3745號(hào)公報(bào))。

另一方面，目前也存在大量于高純度銅-磷合金中添加鎳(Ni)作為添加元素的專利申請(qǐng)。例如，日本特開昭61-20693號(hào)公報(bào)的申請(qǐng)專利范圍(1)中揭示了一種接合線，其含有0.001-2重量％“選自Ni、P等24元素(稀土類元素亦作為一種)的1種或2種以上的元素”，剩余部份實(shí)質(zhì)上為銅。又，日本特開昭61-52333號(hào)公報(bào)的申請(qǐng)專利范圍(1)中亦揭示了一種接合線，其含有0.001重量％以上、小于0.1重量％“選自銀(Ag)等7種(第一添加元素群)的1種或2種以上元素”，且含有0.001-2重量％“選自Ni、Pd、Pt、Au、P等22元素(第二添加元素群)的1種或2種以上元素”，剩余部份實(shí)質(zhì)上為銅。

又，日本特開2010-171235號(hào)公報(bào)的請(qǐng)求項(xiàng)2與請(qǐng)求項(xiàng)5中揭示了一種高純度球焊用銅合金線材，其通過添加磷(P)，使接合線的初始焊球的室溫硬度低于除去磷(P)的純度為同等以上的銅合金，且該磷以外的金屬元素的總量為磷(P)的含量以下，且銅(Cu)中的磷(P)以外的金屬元素為Pt、Au、Ag、Pd、Ca、Fe、Mn、Mg、Ni、Al、Pb及Si之中任1種或2種以上的組合。

又，日本特開平01-290231號(hào)公報(bào)的申請(qǐng)專利范圍(2)中揭示了一種半導(dǎo)體裝置用銅合金極細(xì)線，其于S、Se及Te的總含量為1.0ppm以下的高純度無氧銅中，添加至少1.0ppm的Si，再添加與Si的總計(jì)為1.0-500ppm的Ni、P等8元素中1種或2種以上的組合，其發(fā)明的實(shí)施例17中顯示了以下內(nèi)容：添加“合金成分及含量(ppm)為Si：132、Ni：28、P：76”，以制造具有直徑為25μm的銅合金細(xì)線。

上述這些經(jīng)控制氣體成分的高純度銅的現(xiàn)有技術(shù)及高純度銅-磷合金相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，其目的在于提供材料費(fèi)低價(jià)、球焊形狀及線材接合性等優(yōu)異、回路形成性亦為良好、量產(chǎn)性亦為優(yōu)異的半導(dǎo)體元件用銅系接合線。然而，若僅使接合線表面具有磷(P)的濃化層，則細(xì)接合線的線材本身的機(jī)械性質(zhì)變得不穩(wěn)定，且未解決上述尾線彎曲或線材前端彎曲的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種通過使銅-磷合金中含有鎳(Ni)而使尾線不會(huì)彎曲的銅合金接合線，本發(fā)明所提供的球焊用銅合金細(xì)線用以解決下述課題：在第二接合后直接將線材向上拉起以切斷時(shí)，尾線在焊針內(nèi)彎曲或線材前端彎曲。

為達(dá)到上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種球焊用銅合金細(xì)線，該球焊用銅合金細(xì)線由下述成分所構(gòu)成：

鎳(Ni)為0.02質(zhì)量％以上2質(zhì)量％以下、磷(P)為5質(zhì)量ppm以上800質(zhì)量ppm以下、其他卑金屬元素的總量小于100質(zhì)量ppm及剩余部份為銅(Cu)。

又一方面，本發(fā)明提供了一種球焊用銅合金細(xì)線，在由下述成分所構(gòu)成的銅合金芯材上被覆鈀(Pd)延伸層：

鎳(Ni)為0.02質(zhì)量％以上2質(zhì)量％以下、磷(P)為5質(zhì)量ppm以上800質(zhì)量ppm以下、其他卑金屬元素的總量小于100質(zhì)量ppm及剩余部份為銅(Cu)。

再一方面，本發(fā)明提供了一種球焊用銅合金細(xì)線，在由下述成分所構(gòu)成的銅合金芯材上被覆鈀(Pd)延伸層及金(Au)薄延伸層：

鎳(Ni)為0.02質(zhì)量％以上2質(zhì)量％以下、磷(P)為5質(zhì)量ppm以上800質(zhì)量ppm以下、其他卑金屬元素的總量小于100質(zhì)量ppm及剩余部份為銅(Cu)。

根據(jù)本發(fā)明所述的球焊用銅合金細(xì)線，優(yōu)選地，該鎳(Ni)的上限為1質(zhì)量％以下。

根據(jù)本發(fā)明所述的球焊用銅合金細(xì)線，優(yōu)選地，該磷(P)的上限為200質(zhì)量ppm以下。

根據(jù)本發(fā)明所述的球焊用銅合金細(xì)線，優(yōu)選地，在設(shè)定該鎳(Ni)含量為100質(zhì)量％的情況下，其中被鈀(Pd)或鉑(Pt)取代最高達(dá)30質(zhì)量％。

根據(jù)本發(fā)明所述的球焊用銅合金細(xì)線，優(yōu)選地，在設(shè)定該鎳(Ni)含量為100質(zhì)量％的情況下，其中被金(Au)或銀(Ag)取代最高達(dá)30質(zhì)量％。

本發(fā)明的目的在于提供一種銅合金接合線，其通過使銅-磷合金含有鎳(Ni)而使尾線不會(huì)彎曲成J字形，本發(fā)明所提供的球焊用銅合金細(xì)線用以解決下述課題：在第二接合后直接將線材向上拉起以切斷時(shí)，尾線在焊針內(nèi)彎曲或線材前端彎曲。

本發(fā)明所提供的球焊用銅合金細(xì)線之一，其為由下述成分所構(gòu)成：鎳(Ni)為0.02質(zhì)量％以上2質(zhì)量％以下、磷(P)為5質(zhì)量ppm以上800質(zhì)量ppm以下、其他卑金屬元素的總量小于100質(zhì)量ppm及剩余部份為銅(Cu)。

又，本發(fā)明所提供的球焊用銅合金細(xì)線之一，其為在由下述成分所構(gòu)成的銅合金芯材上被覆(包覆)鈀(Pd)延伸層：

鎳(Ni)為0.02質(zhì)量％以上2質(zhì)量％以下、磷(P)為5質(zhì)量ppm以上800質(zhì)量ppm以下、其他卑金屬元素的總量小于100質(zhì)量ppm及剩余部份為銅(Cu)。

又，本發(fā)明所提供的球焊用銅合金細(xì)線之一，其為在由下述成分所構(gòu)成的銅合金芯材上被覆(包覆)鈀(Pd)延伸層及金(Au)薄延伸層：

鎳(Ni)為0.02質(zhì)量％以上2質(zhì)量％以下、磷(P)為5質(zhì)量ppm以上800質(zhì)量ppm以下、其他卑金屬元素的總量小于100質(zhì)量ppm及剩余部份為銅(Cu)。

本發(fā)明之一實(shí)施方式，該鎳(Ni)的上限為1質(zhì)量％以下。

又，本發(fā)明之一實(shí)施方式，該磷(P)的上限為200質(zhì)量ppm以下。

又，本發(fā)明之一實(shí)施方式，球焊用銅合金細(xì)線的上述3種發(fā)明之中的任一種球焊用銅合金細(xì)線，在設(shè)定該鎳(Ni)含量為100質(zhì)量％的情況下，其中被鈀(Pd)或鉑(Pt)取代最高達(dá)30質(zhì)量％。

又，本發(fā)明之另一實(shí)施方式，球焊用銅合金細(xì)線的上述3種發(fā)明之中任一種球焊用銅合金細(xì)線，在設(shè)定該鎳(Ni)含量為100質(zhì)量％的情況下，其中被金(Au)或銀(Ag)取代最高達(dá)30質(zhì)量％。

在本發(fā)明中，“延伸層”及“薄延伸層”一般是指假設(shè)接合線的剖面及銅合金芯材為正圓，于銅合金芯材的外環(huán)上均勻地被覆鈀(Pd)層、或鈀(Pd)層及金(Au)層并進(jìn)行縮徑所算出的理論上的層。因此，“延伸層”及“薄延伸層”的表達(dá)，雖未必能正確地表達(dá)實(shí)際的表面形態(tài)，但其方便上，以存在厚度的“層”來表達(dá)通過歐杰分析(auger analysis)等從接合線的表面檢測(cè)出鈀(Pd)及金(Au)的微粒子在深度方向的范圍。本發(fā)明的接合線的膜厚極薄，故只要可通過高頻感應(yīng)耦合電漿原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)從接合線的表面檢測(cè)出微粒子，則判定為存在“延伸層”及“薄延伸層”。

在本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線中，6N至4N的高純度銅合金母材中，一般含有0.2質(zhì)量ppm以上50質(zhì)量ppm以下的氧。該等氧量，即使在將銅合金母材進(jìn)行再溶解、鑄造、一次拉線、中間熱處理、二次拉線、最終熱處理、保存等，在本發(fā)明的銅合金組成中幾乎不會(huì)變化。若銅(Cu)基質(zhì)中含有氧，則卑金屬元素容易形成氧化物，故盡量減少氧含量，較佳為10質(zhì)量ppm以下，更佳為5質(zhì)量ppm以下。

在本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線中，使鎳(Ni)為0.02質(zhì)量％以上2質(zhì)量％以下，是因?yàn)殒?Ni)可將銅合金原料金屬中所包含的氧固定，且亦可防止磷(P)的表面偏析。銅合金基質(zhì)中的既定量的鎳(Ni)細(xì)微地分散，將基質(zhì)中的氧固定。被鎳(Ni)所固定的氧不受磷(P)的脫氧作用，故線材本身的剛性增加。因此，既定量的鎳(Ni)，可提高銅合金的楊氏系數(shù)。

本案發(fā)明人等已知高楊氏系數(shù)的銅合金細(xì)線可得到尾線前端部的切斷面積變短，而在第二接合時(shí)的第二背部(second back)不易彎曲的尾線。亦即，已知尾線的彎曲這種接合線的動(dòng)態(tài)性質(zhì)是源自楊氏系數(shù)這種銅合金細(xì)線的靜態(tài)性質(zhì)。

在本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線中，鎳(Ni)與氧原子進(jìn)行鍵結(jié)而防止銅基質(zhì)的氧化。經(jīng)與氧進(jìn)行鍵結(jié)的鎳(Ni)固定于銅合金基質(zhì)中。此情況下，若過度地持續(xù)供給氧，則觀察到分散于銅合金基質(zhì)中的氧化鎳粒子。又，鎳(Ni)亦容易與磷(P)進(jìn)行鍵結(jié)，而防止銅基質(zhì)中磷(P)的移動(dòng)。因此，適當(dāng)?shù)逆?Ni)發(fā)揮提高銅(Cu)的楊氏系數(shù)的作用。

若鎳(Ni)的下限量小于0.02質(zhì)量％，則具有無法防止磷(P)表面偏析的情況，而使尾線的前端部的切斷狀態(tài)不穩(wěn)定化，故使鎳(Ni)的下限量為0.02質(zhì)量％以上。鎳(Ni)的下限量較佳為0.04質(zhì)量％以上，更佳為0.06質(zhì)量％以上。

又，若鎳(Ni)的上限量超過2質(zhì)量％，則接合線表面的氧化變快，故使鎳(Ni)的上限量為2質(zhì)量％以下。鎳(Ni)的上限量較佳為1質(zhì)量％以下。鎳(Ni)的上限量更佳為0.5質(zhì)量％以下，再佳為0.3質(zhì)量％以下。

在本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線中，使該磷(P)的含量為5質(zhì)量ppm以上800質(zhì)量ppm以下。磷(P)是會(huì)對(duì)銅(Cu)及氧發(fā)揮作用而容易表面偏析的元素。又，若磷(P)以百分率級(jí)(percent order)存在，則對(duì)銅(Cu)及鈀(Pd)呈現(xiàn)焊劑般的助焊劑作用，此已為人所知。因此認(rèn)為即使在上述范圍內(nèi)存在磷(P)，亦會(huì)析出至熔融焊球表面，而具有提高與鋁墊接合強(qiáng)度的作用。又，磷(P)與氧形成揮發(fā)性的磷酸離子(PO₄^2-)，故在形成FAB時(shí)，其發(fā)揮將存在于銅合金基質(zhì)中的氧從熔融焊球排到大氣中的作用。然而，已知對(duì)于銅合金基質(zhì)中的氧，鎳(Ni)比磷(P)更先發(fā)揮作用。

使該磷(P)的上限為800質(zhì)量ppm以下，是因?yàn)槿舫^800質(zhì)量ppm，則尾線不穩(wěn)定。較佳為500質(zhì)量ppm以下，更佳為200質(zhì)量ppm以下，再佳為小于100質(zhì)量ppm。使下限為5質(zhì)量ppm以上，是因?yàn)槿粜∮?質(zhì)量ppm，則無法呈現(xiàn)助焊劑作用。

在本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線中，在設(shè)定鎳(Ni)含量為100質(zhì)量％的情況下，其中可被鈀(Pd)或鉑(Pt)取代最高達(dá)30質(zhì)量％，是因?yàn)橹灰Z(Pd)或鉑(Pt)在此范圍內(nèi)，則其發(fā)揮與鎳(Ni)相同的效果。昂貴的鈀(Pd)或鉑(Pt)的含量，較佳為鎳(Ni)的20質(zhì)量％以下，更佳為鎳(Ni)的10質(zhì)量％以下。

又，在本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線中，在設(shè)定鎳(Ni)含量為100質(zhì)量％的情況下，其中可被金(Au)或銀(Ag)取代最高達(dá)30質(zhì)量％，是因?yàn)橹灰?Au)或銀(Ag)在該范圍內(nèi)，則其發(fā)揮與鎳(Ni)相同的效果。昂貴的金(Au)或銀(Ag)的含量，較佳為鎳(Ni)的20質(zhì)量％以下，更佳為鎳(Ni)的10質(zhì)量％以下。

又，在本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線中，使其他卑金屬元素的總量小于100質(zhì)量ppm，是為了防止在銅合金基質(zhì)中形成卑金屬元素的氧化物。因?yàn)槿粼阢~的晶粒邊界形成卑金屬元素的氧化物，則第二背部的尾線容易變形。較佳為50質(zhì)量ppm以下，若忽略原料金屬價(jià)格，更佳為小于10質(zhì)量ppm，再佳為5質(zhì)量ppm以下。例如，若使用公稱6N(99.9999質(zhì)量％)以上純度的銅原料金屬，則其他金屬元素的總量小于1質(zhì)量ppm，但銅原料金屬太昂貴而并不實(shí)用，因而不佳。此外，“其他卑金屬元素”，是指鉍(Bi)、硒(Se)、碲(Te)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、錫(Sn)等的元素。

又，6N至4N的高純度銅合金母材中一般包含氫或氯等氧以外的氣體成分，其不會(huì)對(duì)銅合金細(xì)線的楊氏系數(shù)造成影響。例如，6N的高純度銅合金母材所包含的氫量為分析裝置的檢測(cè)界限(0.2質(zhì)量ppm)以下。此外，若銅合金中存在氫，則在形成熔融焊球時(shí)，氫與氧進(jìn)行化合變成水蒸氣，而使熔融焊球不穩(wěn)定。氫具有下述情況：氫從溶解坩堝壁侵入熔融液體中，或在熱處理步驟中，若快速冷卻，則氫混進(jìn)銅原料金屬表面，或是若以濕式鍍敷被覆鈀(Pd)，則會(huì)殘留吸留(occlude)的氫，因此必須避免該等氫的混入等。

又，在本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線中，即使其被鈀(Pd)延伸層、或鈀(Pd)延伸層及金(Au)薄延伸層所被覆，因該等延伸層小于100nm而極薄，故幾乎不損及銅合金芯材的楊氏系數(shù)。20nm以上60nm以下的鈀(Pd)延伸層，具有延遲銅合金細(xì)線氧化的效果。又，被3nm以下的金(Au)薄延伸層所被覆的情況下，在表層電流之后，接著產(chǎn)生線材本身的發(fā)熱現(xiàn)象，故具有使電流通過情況不佳的鈀(Pd)延伸層的火花放電穩(wěn)定化，而形成均勻的熔融焊球的效果。

此外，表達(dá)成“延伸”層及“薄延伸”層，單純是為了與濕式、干式鍍敷狀態(tài)下的被覆層進(jìn)行區(qū)別。即使在二次拉線至最終線徑再被覆鈀(Pd)或金(Au)的貴金屬被覆材料，亦無法達(dá)成本發(fā)明的目的。其原因是因?yàn)闊o法以最終的被覆層填埋拉線模磨耗所產(chǎn)生的不規(guī)則的縱長(zhǎng)溝槽，而無法以納米等級(jí)覆蓋線材的整個(gè)圓周。

雖亦因芯材與被覆材的組合的種類而異，但為了形成本發(fā)明的極薄的薄延伸層，一般情況下線材的直徑必須進(jìn)行90％以上的縮徑。此外，本發(fā)明中線材表面的極薄鈀(Pd)延伸層及/或金(Au)薄延伸層，雖皆于第二接合的超音波(超聲波)接合時(shí)在接合處消失，但會(huì)殘留尾線中。

本發(fā)明所能取得的有益技術(shù)效果：

根據(jù)具有本發(fā)明的組成范圍的球焊用銅合金細(xì)線，具有第二接合時(shí)的第二背部不易彎曲，尾線的彎曲遠(yuǎn)少于以往的銅合金細(xì)線的效果。又，若尾線的形狀穩(wěn)定，則亦具有第一接合時(shí)的FAB不會(huì)變成異形焊球的效果。再者，若尾線的形狀穩(wěn)定，則可以以更少的熱能使第一接合時(shí)的FAB得到正球。因此，可使線徑小至20μm至15μm，而具有可以細(xì)徑焊球形成接合線的高密度配線的效果。又，若以納米等級(jí)被覆鈀(Pd)延伸層及金(Au)薄延伸層，則可穩(wěn)定形成熔融焊球。

又，根據(jù)本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線，銅基質(zhì)中未分散卑金屬氧化物，故線材本身柔軟。又，第一接合時(shí)的火花放電的位置亦為穩(wěn)定，故即使鈀(Pd)延伸層、或鈀(Pd)延伸層及金(Au)薄延伸層的被覆比以往薄，亦具有使第一接合時(shí)的FAB穩(wěn)定的效果。

再者，本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線，于線材最表面設(shè)置金(Au)延伸層的情況下，即使將線材彼此多重卷繞而卷繞1萬公尺，線材彼此亦不會(huì)粘著。結(jié)果，線材的解卷性變佳。又，作為附加效果，線材表面相對(duì)于焊針的滑動(dòng)性變佳。又，根據(jù)本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線，線材最表面的金(Au)微粒子不會(huì)從鈀(Pd)的延伸層剝離。因此，即使反復(fù)多次接合，銅(Cu)的氧化物亦不會(huì)附著于焊針，故焊針不會(huì)臟污。

附圖說明

圖1為由本發(fā)明的銅合金細(xì)線的楔焊所得到的接合線的剖面圖；

圖2為顯示銅合金細(xì)線的楔焊步驟的立體圖；

圖3為示意顯示銅合金細(xì)線在楔焊后的切斷狀態(tài)的剖面圖；

圖4為示意彎曲成J字形的接合線的剖面圖。

主要附圖標(biāo)號(hào)說明：

1、接合線；

2、焊針；

3、引線架；

4、線材夾持器。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)結(jié)合以下具體實(shí)施例及說明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說明，然而，可輕易了解本發(fā)明實(shí)施例提供許多合適的發(fā)明概念而可實(shí)施于廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實(shí)施例僅用于說明以特定方法制作及使用本發(fā)明，并非用以局限本發(fā)明的范圍。再者，在本發(fā)明實(shí)施例的圖式及說明內(nèi)容中使用相同的標(biāo)號(hào)來表示相同或相似的部件。

實(shí)施例

芯材使用純度為99.9998質(zhì)量％(5N)的銅(Cu)，并將磷(P)及鎳(Ni)、再者鈀(Pd)、鉑(Pt)、金(Au)及銀(Ag)作為添加元素。作為卑金屬元素，選擇高純度銅一般含有的元素。亦即，適當(dāng)選擇鉍(Bi)、硒(Se)、碲(Te)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、鎳(Ni)及錫(Sn)。將在既定范圍內(nèi)摻合這些金屬作為實(shí)施例1-實(shí)施例23。具體如表1所示。

接著，將其進(jìn)行連續(xù)鑄造，之后進(jìn)行第一次拉線而得到被覆延伸材料前的粗線(直徑1.0mm)。接著，進(jìn)行中間熱處理(400℃×4小時(shí))。之后，因應(yīng)需求設(shè)置金(Au)薄延伸層及鈀(Pd)延伸層所形成的貴金屬被覆層。通過鉆石拉線模以濕式法將該等半成品線材連續(xù)進(jìn)行第二次拉線，并進(jìn)行480℃×1秒的調(diào)質(zhì)熱處理，最終得到直徑15μm的球焊用銅合金細(xì)線。此外，平均縮徑率為6-20％、最終線速為100-1000m/分鐘。又，金(Au)的純度為99.99質(zhì)量％以上，鈀(Pd)的純度為99.9質(zhì)量％以上。

表1中，實(shí)施例1-8為本發(fā)明的權(quán)利要求1請(qǐng)求保護(hù)技術(shù)方案對(duì)應(yīng)的實(shí)施例。又，實(shí)施例15及實(shí)施例16為本發(fā)明的權(quán)利要求2請(qǐng)求保護(hù)技術(shù)方案對(duì)應(yīng)的實(shí)施例。又，實(shí)施例21為本發(fā)明的權(quán)利要求3請(qǐng)求保護(hù)技術(shù)方案對(duì)應(yīng)的實(shí)施例。另一方面，實(shí)施例9、10、14、17、19及23為本發(fā)明的權(quán)利要求4請(qǐng)求保護(hù)技術(shù)方案對(duì)應(yīng)的實(shí)施例。實(shí)施例11-13、18、20及22為本發(fā)明的權(quán)利要求5請(qǐng)求保護(hù)技術(shù)方案對(duì)應(yīng)的實(shí)施例。

接合線的彎曲試驗(yàn)等

接合線的彎曲試驗(yàn)是以如下方式進(jìn)行的。亦即，使用線材接合機(jī)(新川公司制UTC-3000)，以超音波(超聲波)輸出100mA、接合載重90gf的條件，在周圍溫度為25℃下的鍍銀(Ag)銅(Cu)板上進(jìn)行100條楔焊。接著，該楔焊結(jié)束后，如圖1所示，使焊針2上升并從焊針2的前端抽出接合線1，之后將線材夾持器4閉合后，使焊針2與線材夾持器4一起上升，如圖3所示，再使既定長(zhǎng)度的接合線1延伸出焊針2前端的狀態(tài)下切斷線材。進(jìn)行一千次此試驗(yàn)，并以放大投影機(jī)檢查接合線的彎曲條數(shù)。該測(cè)定結(jié)果顯示于表1右欄。此外，亦測(cè)定楊氏系數(shù)，皆顯示較高數(shù)值。

比較例

將表1所顯示的組成的接合線作為比較例1、2及3。比較例1及比較例2的線材，磷(P)及鎳(Ni)的組成偏離范圍。比較例3的線材，鈀(Pd)及金(Au)偏離范圍。與實(shí)施例相同地，將這些比較例1-3的接合線進(jìn)行尾線的彎曲試驗(yàn)，得到表1右欄的結(jié)果。

由這些試驗(yàn)結(jié)果明顯可知，本發(fā)明的全部實(shí)施例，其楊氏系數(shù)較高，在尾線的彎曲試驗(yàn)中無彎曲的線材，顯示極佳的性能。另一方面，比較例1-3的線材，在彎曲試驗(yàn)中皆出現(xiàn)彎曲的線材。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的球焊用銅合金細(xì)線，可取代以往的金合金線材，除了通用IC、離散式積體電路(Discrete IC)、記憶體IC以外，亦具有用于高溫高濕且要求低成本的LED用的IC封裝、汽車半導(dǎo)體用IC封裝等的半導(dǎo)體用途。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可更動(dòng)與組合上述各種實(shí)施例。